如图,某带电粒子由静止经C、D间电压U=1×103V加速后,沿两水平金属板M、N中心线OO′射入.已知两金属板长L=0.
1个回答

解题思路:带电粒子先在电场中被直线加速后,进入匀强电场被偏转做类平抛运动,之后垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动.为使带电微粒不会由磁场右边射出,则根据磁场的强度则可求出圆周运动的半径,从而算出最小的磁场的宽度.

设带电粒子的质量为m,电量为q,离开偏转电场时的速度为v0

(1)根据动能定理 Uq=

1

2mv02

粒子在偏转电场中加速度 a=

Eq

m

偏转电场中运动时间 t=

L

v0

竖直方向速度 vy=at

设粒子离开偏转电场时速度方向与水平方向的角度为θ,则

由以上各式解得θ=450

(2)如图,

设粒子在磁场中做匀速圆周运动为R,当磁场宽度满足d≥R+Rsin

π

4时,粒子从磁场的左边离开时,在磁场中的运动时间最长,根据几何知识可求出此时粒子轨迹圆对应的圆心角为 θ=

3

2π,

所以粒子运动最长时间 t=

θ

2πT

粒子运动周期T=

2πm

Bq,

由以上各式求得粒子比荷[q/m=1×105C/Kg,

(3)粒子离开偏转电场时速度大小 v=

v20+

v2y]

洛仑兹力提供向心力

当粒子轨迹圆与磁场右边界相切时,磁场宽度最小.

由几何知识d=R+Rsin

π

4

由以上各式得d=

2+

2

3m≈1.14m.

点评:

本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;动能定理的应用;洛仑兹力.

考点点评: 由半径公式可知,当粒子的速度、粒子的比荷一定时,磁感应强度越强,圆弧的半径则越小.所以为使带电微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的宽度有个最小值.

相关问题